胞骨架凝胶板收缩动力学模型

摘要：细胞骨架凝胶是模仿离体条件下细胞收缩行为的工程样本。它们由活性聚合物基质和液体溶剂组成。它们的收缩动力学由两个动态现象决定：力传递（分子马达活化）和溶剂扩散。本文解决了薄凝胶板在单轴收缩下两种极端条件下的瞬态问题：机械限制或慢速马达活化（SM）状态和扩散限制或快速马达活化（FM）状态。前者发生在扩散比力传递快得多的情况下，而后者则与之相反。我们观察到，在SM状态下，收缩时间的尺度为t/t_0 ~ (l/l_0)^(-3)，其中t_0是名义收缩时间，l和l_0是板块的最终和初始伸展。t_0与平均分子马达产生的机械功率w的单位参考（干聚合物）体积成正比。在FM状态下，收缩时间的尺度为t/t_1 ~ (1-l/l_0)^2，其中t_1是名义收缩时间，与L^2/D比例，其中L是参考（干聚合物）厚度，D是凝胶中溶剂的扩散性。SM状态和FM状态之间的过渡由一个特征功率密度w^*定义，其中w<>w^*给出FM状态。直观地说，w^*与D/L^2成正比，在给定功率密度w下，较薄的凝胶板（较小的L）或包含较小的溶剂分子（较高的D）更有可能处于SM状态，因为溶剂扩散将比马达活化更快发生。

作者：Matteo Ferraresso, Mohammad Shojaeifard, Albert Kong, Mattia Bacca

论文ID：2305.19824

分类：Soft Condensed Matter

分类简称：cond-mat.soft

提交时间：2023-06-01

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